1. Выбор типа подъемного органа

В качестве подъемного органа выбираем стальной проволочный канат двойной свивки.

1 – стальные проволочки, составляющие прядь;

2 – прядь;

3 – сердечник каната;

Рис. 2. Сечение каната.

2. Определение натяжения каната и выбор его по гост.

(2.1)

, где

F_расч – расчетное разрывное усилие каната;

k – коэффициент запаса, для ПВ = 15% k = 5 [1, с. 55]

F_max – максимальное натяжение в ветке каната;

F_разр – разрывное усилие каната;

(2.2)

, где

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

Из уравнений (1) и (2) получаем:

По ГОСТ 2688 – 80 выбираем канат двойной свивки с

[1, с. 277]

Канатная формула:

Канат 9,9 – Г – I – 1764 ГОСТ 2688 – 80

, где

9,9 – диаметр каната, мм;

Г – назначение каната, канат грузовой;

I – марка проволок;

1764 – предел прочности на разрыв проволоки, МПа;

ГОСТ 2688 – 80 – ГОСТ каната;

Конструкция каната:

Канат ЛК – Р – 6×19(1+6+6/6)+1о.с. ГОСТ 2688 – 80

, где

ЛК – Р – с линейным касанием проволок разных диаметров в верхнем слое пряди;

6×19 – канат шестипрядный, по 19 проволок в пряди;

(1+6+6/6) – навивка проволок по слоям;

1о.с. – органический сердечник;

ГОСТ 2688 – 80 – ГОСТ каната;

3. Расчет барабана

Рис. 3. Профиль канавок на барабане.

3.1. Определение диаметров барабана

(3.1)

, где

D_б – диаметр барабана;

e – коэффициент диаметра барабана, выбирается в зависимости от режима работы, для ПВ = 15% е = 16; тип крана: стреловой [1, с. 59]

d_к – диаметр каната;

принимаем =160мм

(3.2)

, где

D_расч – расчетный диаметр барабана;

3.2. Выбор профиля и размеров канавок.

Размеры профиля канавок барабана выбираются в зависимости от диаметра каната d_к.

Для d_к = 9,9 мм [1, с. 60]

t – шаг нарезания канавок на барабане;

t = 11 мм

r_к – радиус канавки;

r_к = 5,5 мм

с – глубина нарезания канавок;

с = 3 мм

3.3. Определение длины нарезаемой части и полной длины барабана.

(3.3)

, где

z_р – число рабочих витков каната;

Рис. 4. Схема барабана.

L_к – длина каната, наматываемого на барабан при подъеме груза;

Принимаем z_р = 6

(3.4)

, где

z_сум – общее число витков каната на барабане;

z_кр – витки каната на барабане, находящиеся под зажимным устройством, принимаем z_кр = 2;

z₀ – число неприкосновенных витков, принимаем z₀ = 2;

(3.5)

, где

l_н – длинна нарезаемой части барабана;

(3.6)

, где

l – длинна барабана;

b – длинна не нарезаемой части барабана, принимается b = (3…4)∙t;

b = 4∙11 = 44 мм

3.4. Определение толщины стенки барабана

Для изготовления барабана применяем серый чугун СЧ 15 ГОСТ 1412 – 85

( ).

Тогда:

(3.7)

, где

δ – толщина стенки барабана;

Принимаем

3.5. Проверка барабана на прочность.

Т.к. l_б<3∙D_б, то основными являются напряжения сжатия.

(3.8)

Барабан пригоден для работы.

4. Выбор типа крепления каната к барабану и его проверочный расчет.

Для закрепления каната на барабане устанавливаем накладку с полукруглыми канавками с одним болтом.

(4.1)

, где

F_кр – натяжение каната в месте крепления на барабане;

f – коэффициент трения между канатом и барабаном, f = 0,15…0,16;

α – угол обхвата барабана неприкосновенными витками, α = z₀∙2π;

Рис. 5. Крепление каната накладкой.

Размеры накладки выбираются в зависимости от диаметра каната.

Для d_к = 9,9 мм [2, с. 10]

Н – толщина накладки;

Н = 10 мм;

В – длинна накладки;

В = 35 мм;

L – ширина накладки;

L = 40 мм;

d – диаметр отверстия под винт;

d = 11 мм;

r – диаметр канавки;

r = 7 мм;

h – глубина канавки;

h = 1,5 мм;

Проверка болта на прочность.

(4.2)

, где

F_р – сила, растягивающая винт;

α₁ – угол обхвата барабана витком каната, α = 4π;

(4.3)

, где

F_и – сила, изгибающая винт;

(4.4)

, где

d₁ – внутренний диаметр резьбы винта, для резьбы М10 d₁ =8.376 мм;

k – коэффициент запаса, надежности крепления каната, k =2;

[σ_р] – допускаемое напряжение при растяжении, для стали 20 [σ_р] = 100 МПа;

Накладка работоспособна с запасом в 2.6 раз.